ES2306814T3 - Dispositivo de proteccion de una instalacion, especialmente un tunel, contra incendios. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de protección de una instalación, especialmente un túnel, contra incendios, según el cual se inyectan finas gotitas de agua, especialmente en forma de niebla, en el aire que circula en la proximidad de un incendio, para que éstas sean aspiradas en la llama y se vaporicen, permitiendo así la extinción de dicha llama debido a la falta de oxígeno, caracterizado porque - se fija por lo menos una caja de revolución (1) abierta por sus dos extremos en la parte superior de la instalación a proteger, para que su eje medio sea sensiblemente vertical, incluyendo dicha caja (1) una parte inferior básicamente cilíndrica y una parte superior (11) estrechada, básicamente en forma de campana, - se canaliza y acelera la circulación de aire natural generada por el fuego dentro y alrededor de dicha caja de revolución (1) por la acción del gradiente de temperatura y los intercambios térmicos, especialmente por el efecto de convección, y - se inyectan finas gotitas de agua en el aire así canalizado y puesto en circulación.
Description
Dispositivo de protección de una instalación,
especialmente un túnel, contra incendios.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de protección de una instalación, especialmente un
túnel, contra incendios.
Ya no es necesario demostrar los daños, tanto
humanos como materiales, que puede causar el fuego, por ello los
especialistas intentan desde hace tiempo proponer medios para luchar
contra esta calamidad.
A tal efecto, las autoridades obligan a equipar
algunos edificios, de uso privado o profesional, o algunos lugares
públicos, con distintos tipos de extintores cuya eficacia suele ser
desgraciadamente demasiado insuficiente.
A título de ejemplo, ya se han propuesto al
efecto dispositivos de extinción mediante pulverización de agua,
equipados con cabezales generadores de gotitas alimentadas bien de
agua a presión, bien de chorro de agua entrecortado por un gas,
como el aire.
Dichos dispositivos funcionan de la siguiente
manera.
Debido al calor que libera, el fuego crea un
gradiente de temperatura que implica una circulación de aire que
favorece su propagación.
En efecto, un incendio no puede propagarse sin
consumir oxígeno.
Ahora bien, si se inyectan finas gotitas de
agua, especialmente en forma de niebla, en el aire que circula en
la proximidad de un incendio, aquellas son aspiradas en la llama y
se vaporizan, lo que permite la extinción de la misma por falta de
oxígeno.
Sin embargo, los cabezales generadores de
gotitas de agua clásicos, del tipo indicado, poseen en regla general
un caudal de entre 2 y 20 ml/min, y sólo pueden proteger con
eficacia un volumen máximo del orden de 500 m^{3}, con una
limitación de altura del orden de 7 m, lo cual es insuficiente,
especialmente para la protección de instalaciones de alto riesgo o
grandes dimensiones, como por ejemplo túneles.
La presente invención tiene por objeto proponer
un procedimiento de protección de una instalación contra los
incendios, según la reivindicación 1, con una eficacia netamente
mejorada.
Este procedimiento se caracteriza porque se
fija, por lo menos una caja de revolución abierta en sus dos
extremos, en la parte alta de la instalación a proteger, para que
su eje medio esté sensiblemente vertical.
Según la invención, dicha caja incluye una parte
inferior esencialmente cilíndrica y una parte superior estrechada
esencialmente en forma de campana, y encierra por una parte medios
deprimógenos capaces de acelerar la circulación de aire debida al
gradiente de temperatura y a los intercambios térmicos,
especialmente por el efecto de convección y, por otra parte, medios
de pulverización capaces de inyectar finas gotitas de agua en el
aire puesto en circulación.
La característica fundamental del dispositivo de
la invención está ligada a la presencia de los medios deprimógenos
que generan una fuerte depresión mediante la aplicación del
principio de Bernoulli, permitiendo así canalizar y acelerar la
circulación de aire natural generada por el fuego debido a la
presencia de un gradiente de temperatura.
Ahora bien, si se carga el aire puesto en
circulación de finas gotitas de agua, la vaporización de esta agua
se acelera también, lo que permite conseguir una rápida extinción
del fuego debido a la falta de oxígeno.
Cabe subrayar que el dispositivo de la invención
puede corresponder, en algunos casos particulares, a un material
semifijo que equipe un camión de bomberos, especialmente montado en
el extremo de un brazo articulado o un brazo telescópico,
alimentado con agua presurizada. Dicho dispositivo, que puede
introducirse por encima o a proximidad de un foco, es capaz de
facilitar la aproximación de los bomberos para combatir el
incendio.
Según una característica preferente de la
invención, los medios deprimógenos están constituidos por un disco
centrado en el eje medio de la caja, montado básicamente
perpendicular a dicho eje y arrastrado en rotación a gran velocidad
alrededor del mismo mediante un motor de accionamiento.
Según la invención, dicho disco está equipado,
en su cara superior, con una serie de aletas de sección variable
que se extienden en la parte superior estrechada de la caja, para a
generar una depresión importante y permitir la aspiración de aire
desde la parte superior de la caja hacia la parte inferior de la
misma.
Se ha podido conseguir una protección
ampliamente satisfactoria de instalaciones de grandes dimensiones,
empleando discos giratorios con un diámetro del orden del
metro.
Para proteger un túnel, se puede ventajosamente
colocar una caja de este tipo alrededor de cada 50 metros.
Dicha configuración de los medios deprimógenos
presenta la ventaja de tener un coste de fabricación reducido.
Por supuesto, el motor de accionamiento del
disco puede ser cualquiera, sin salir por ello del marco de la
invención, pudiendo funcionar con cualquier fuente de energía
(electricidad, gas, aire, etc.).
Sin embargo, es especialmente ventajoso emplear
a tal efecto una turbina de agua a acción o a reacción, como una
turbina de agua del tipo Pelton o una turbina de agua del tipo
Francis.
Los medios de pulverización pueden ser asimismo
de cualquier tipo y, a título de ejemplo, estar constituidos por
toberas de tipo clásico, aunque estas últimas presentan el
inconveniente de requerir el empleo de bombas de alta presión o
botellas de aire.
Por este motivo, según una característica
preferente de la invención, los medios de pulverización están
constituidos por una cámara centrifugadora cilíndrica montada
solidaria con el disco giratorio, para a recuperar por lo menos
parte del agua utilizada en la turbina.
Según la invención, dicha cámara está equipada,
en su pared periférica, con orificios calibrados que permiten la
inyección de finas gotitas de agua en el aire puesto en
circulación.
Teniendo en cuenta esta configuración, el agua
que penetra en la cámara centrifugadora que gira a gran velocidad
es presurizada, se precipita contra las paredes laterales de dicha
cámara por la acción de la fuerza centrífuga y se pulveriza en
forma de finas gotitas a nivel de los orificios calibrados. Por lo
tanto, esta agua puede ser inyectada en el aire puesto en
circulación por los medios deprimógenos cuya velocidad es
suficientemente elevada para permitir la aspiración de las
gotitas.
Según la invención, la caja también puede estar
equipada con un cilindro fijo perforado montado en frente de los
orificios de la cámara centrifugadora, para facilitar la generación
de gotitas de agua.
Según otra característica de la invención, el
dispositivo incluye un detector de incendios que coopera con los
medios de pulverización para accionar la inyección de finas gotitas
de agua en el aire puesto en circulación.
Según una primera variante, dicho detector puede
ser un cabezal de detección del tipo "sprinkler", conocido en
sí y constituido por una ampolla de vidrio que contiene un gas,
fijada en la parte inferior y media de la caja.
Por efecto del calor generado por un incendio,
dicha ampolla estalla para a liberar un mecanismo capaz de comandar
el accionamiento de los medios de pulverización, especialmente de
abrir la válvula de alimentación de los chorros de la turbina de
agua.
Según una segunda variante, dicho detector puede
estar constituido por una ampolla de vidrio del tipo mencionado,
posicionada en el lugar más propicio para la detección de incendios
y situada en el circuito de accionamiento de una válvula de
membrana montada aguas arriba de la canalización de alimentación de
agua de los medios de pulverización.
Además, es posible plantear, de conformidad con
la invención, la inyección de agua pulverizada o de gotitas de agua
en el aire aspirado directamente en la parte superior de la caja,
para a enfriar dicho aire que se encuentra a una temperatura
elevada.
En este caso, es ventajoso equipar la caja, en
su parte interna, con una cámara radial concéntrica a las aletas,
para a recuperar parte del agua que se ha inyectado aguas arriba por
la acción de la fuerza centrífuga.
Ahora bien, durante su inyección en el aire,
esta agua se ha cargado de partículas procedentes de la combustión,
lo que permite obtener un ligero filtrado de los humos.
Cabe subrayar que el empleo del dispositivo
objeto de la invención en un túnel es especialmente ventajoso,
especialmente si es de gran longitud.
En efecto, en un túnel, existe en general una
circulación de aire que puede ser natural, pero también forzada por
medio de órganos mecánicos tales como ventiladores.
Ahora bien, cuando hay fuego en un túnel, la
presión y la temperatura aumentan localmente.
Esta sobrepresión local impide cualquier
ventilación del túnel y, los ventiladores, cuando están presentes,
se muestran ineficaces dado que el fuego ha generado un tapón de
aire caliente.
El dispositivo objeto de la invención, permite
remediar dicho inconveniente gracias a la fuerte depresión creada,
la cual tiene por efecto canalizar la circulación de aire cargándolo
de finas gotitas de agua.
Por lo tanto, el aire se enfría y su densidad
aumenta.
Por consiguiente, se debilita el tapón de aire,
y la ventilación, natural o mecánica, vuelve a ser eficaz.
De este modo, se puede proteger un túnel,
incluso de gran longitud, contra los incendios, repartiendo con
regularidad una serie de dispositivos conformes a la invención a lo
largo del mismo, en su parte superior.
Dichos dispositivos no permiten obligatoriamente
apagar un incendio, pero siempre presentan la ventaja de impedir la
formación de tapones de calor y permitir la intervención de los
bomberos y la evacuación de las personas.
Cabe subrayar además que los túneles están
generalmente coronados por colinas o montañas.
En consecuencia, es ventajoso crear a este
nivel, en la parte superior, una cuba de retención de suficiente
capacidad, cuya agua puede utilizarse para alimentar los medios de
pulverización, especialmente las canalizaciones de alimentación de
los chorros de las turbinas de agua de los dispositivos de la
invención para protección contra incendios.
En efecto, el desnivel permite presurizar el
agua.
De este modo, se puede obtener un sistema de
protección contra incendios eficaz y fiable, con un mantenimiento
sencillo y fácil de aislar de las heladas.
Las características del dispositivo de
protección contra incendios objeto de la invención se describen más
detalladamente con referencia a la figura adjunta, que es una vista
esquemática de un ejemplo no limitativo de configuración de dicho
dispositivo.
A efectos de una mayor claridad, en la figura,
los elementos fijos están representados con trazo delgado, mientras
que los elementos giratorios lo están en trazo grueso.
Según la figura, el dispositivo de protección
incluye una caja de revolución 1 abierta en sus dos extremos,
destinada a fijarse en la parte superior de una instalación a
proteger, para que su eje medio x-x' sea
sensiblemente vertical.
La caja 1 incluye más concretamente una parte
inferior cilíndrica 10 que se prolonga en su parte superior
mediante una parte 11 estrechada, en forma de campana.
La caja 1 encierra además en su interior una
turbina del tipo Pelton 2 cuyos chorros 15 están alimentados con
agua a presión, según la flecha A, mediante una canalización axial
3, y cuya rueda de cubillos 4 es solidaria de un disco 5 centrado
en el eje medio x-x' de la caja 1 y montado
básicamente perpendicular a dicho eje. Por lo tanto, el disco
giratorio 5 es arrastrado en rotación a gran velocidad por la
turbina 2.
Según la figura, el disco giratorio 5 está
montado en la zona de unión entre la parte inferior cilíndrica 10 y
la parte superior estrechada en forma de campana 11 de la caja 1, y
está equipado, en su parte superior opuesta a la turbina 2, con una
serie de aletas 6 de sección variable que se extienden en la parte
superior estrechada 11 de la caja 1.
La caja 1 encierra además una cámara
centrifugadora cilíndrica 7 arrastrada en rotación a gran velocidad
por la rueda de cubillos 4 con el disco giratorio 5, y montada para
a recuperar por lo menos parte del agua utilizada en la turbina
2.
La cámara centrifugadora 7 está equipada en su
pared periférica 8 con una serie de orificios calibrados 9.
La caja 1 está equipada además con un cilindro
fijo perforado 12 montado en frente de los orificios calibrados 9
de la cámara centrifugadora 7, así como de dos rejillas 13, 14
montadas a nivel de los extremos abiertos de la caja 1, para a
desempeñar el papel de órganos de filtración.
El modo de funcionamiento de dicho dispositivo
es el siguiente.
La rotación a gran velocidad de las aletas 6
crea, en la parte interna de la caja 1, una depresión que implica
la aspiración de aire desde arriba hacia abajo según las flechas B.
Dicho aire, que circula según las flechas C en la parte interna de
la caja 1, pasa en frente de los orificios calibrados 9 de la cámara
centrifugadora 7, antes de ascender de nuevo, según las flechas D,
a lo largo de la periferia externa de la caja 1.
Se crea así una circulación forzada de aire
dentro y alrededor de la caja 1.
Paralelamente, por la acción de la fuerza
centrífuga, el agua procedente de la turbina 2 se precipita contra
las paredes laterales 8 de la cámara 7 y se pulveriza al aplomo de
los orificios calibrados 9 de dicha cámara, para ser inyectada en
el aire puesto en circulación según las flechas C en frente de
dichos orificios.
El tubo fijo 12 situado al aplomo de los
orificios calibrados 9 permite facilitar la generación de
gotitas.
Claims (6)
1. Procedimiento de protección de una
instalación, especialmente un túnel, contra incendios, según el cual
se inyectan finas gotitas de agua, especialmente en forma de
niebla, en el aire que circula en la proximidad de un incendio,
para que éstas sean aspiradas en la llama y se vaporicen,
permitiendo así la extinción de dicha llama debido a la falta de
oxígeno, caracterizado porque
- -
- se fija por lo menos una caja de revolución (1) abierta por sus dos extremos en la parte superior de la instalación a proteger, para que su eje medio sea sensiblemente vertical, incluyendo dicha caja (1) una parte inferior básicamente cilíndrica y una parte superior (11) estrechada, básicamente en forma de campana,
- -
- se canaliza y acelera la circulación de aire natural generada por el fuego dentro y alrededor de dicha caja de revolución (1) por la acción del gradiente de temperatura y los intercambios térmicos, especialmente por el efecto de convección, y
- -
- se inyectan finas gotitas de agua en el aire así canalizado y puesto en circulación.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque se canaliza y acelera la circulación de
aire natural generada por el fuego empleando medios deprimógenos
montados en la caja de revolución (1) y constituidos por un disco
(5) centrado en el eje medio (xx') de la misma (1), montado
básicamente perpendicular a dicho eje y arrastrado en rotación a
gran velocidad alrededor del mismo mediante un motor de
accionamiento (2), estando equipado dicho disco (5) en su cara
superior con una serie de aletas (6) de sección variable que se
extienden en la parte superior estrechada (11) de la caja (1), para
a crear una depresión y permitir la aspiración de aire desde la
parte superior de la caja (1) hacia la parte inferior de la
misma.
3. Procedimiento, según la reivindicación 2,
caracterizado porque el motor de accionamiento (2) está
constituido por una turbina de agua a acción o a reacción, como una
turbina de agua del tipo Pelton o una turbina de agua del tipo
Francis.
4. Procedimiento, según la reivindicación 3,
caracterizado porque se inyectan finas gotitas de agua en el
aire canalizado y puesto en circulación empleando medios de
pulverización constituidos por una cámara centrifugadora cilíndrica
(7) montada en la caja de revolución (1) solidaria del disco
giratorio (5), para a recuperar por lo menos parte del agua
utilizada en la turbina (2), estando equipada dicha cámara (7), en
su pared periférica (8), con orificios calibrados (9) que permiten
la inyección de finas gotitas de agua en el aire puesto en
circulación.
5. Procedimiento, según la reivindicación 4,
caracterizado porque la caja (1) está equipada con un
cilindro perforado (12) montado en frente de los orificios (9) de
la cámara centrifugadora (7), para facilitar la generación de las
gotitas de agua.
6. Procedimiento, según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se utiliza un
detector de incendios que coopera con los medios de pulverización
(7, 9) para accionar la inyección de finas gotitas de agua en el
aire puesto en circulación.
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